L'huile pour transformateur est une Elle sert également à imprégner l'isolation papier de ces composants. Il s'agissait traditionnellement d'huile minérale hautement raffinée. Les huiles minérales correctement recyclées ou régénérées sont maintenant acceptées par les dernières normes internationalesCEI 60296, version 5, 2020..
L'huile est un bon conducteur thermique, et sa circulation au travers de radiateurs permet d'évacuer la chaleur produite par les bobines et le circuit magnétique du transformateur. Elle permet aussi l'isolation diélectrique des enroulements entre eux. De ce fait, elle doit posséder un haut niveau d'isolation diélectrique et un point d'éclair élevé pour permettre une exploitation en toute sécurité.
Les huiles minérales pour transformateurs ont naturellement un point éclair relativement bas. Pour cette raison, elles ont été partiellement remplacées par les polychlorobiphényles (PCB) entre les années 1930 et 1970. Toutefois, à cause de la pollution qu'ils peuvent engendrer, les PCB ont été interdits.
D’autres types d’huiles isolantes pour transformateurs à haut point de feu ont été développées, comme les huiles de silicone, les esters synthétiques et les huiles végétales. Ces nouveaux fluides permettent d’éviter les feux de transformateurs électriques.
Les esters synthétiques et les huiles végétales sont de surcroit biodégradables. Ces produits sont utilisés pour réduire les risques d’incendie des transformateurs et également pour leur biodégradabilité et leur meilleur bilan environnemental. Historiquement employés dans les transformateurs de distribution et de traction, ils se développent aujourd’hui dans tous les types de transformateurs, y compris les transformateurs de puissance et les traversées.
L'huile perd de ses propriétés diélectriques avec le vieillissement, qui est avant tout causé par l'oxydation et l'hydrolyse, deux phénomènes qui s'accélèrent avec la température.
Huile minérale Composition Généralités Les huiles minérales pour transformateur sont principalement composées de quatre familles d'hydrocarbures : les paraffines, les naphtènes, les aromatiques et les alcènes. La paraffine a le défaut de geler rapidement et d'empêcher l'exploitation des transformateurs par grands froids. Si le taux de paraffine est en dessous de 50 %, on parle d'« huile naphténique », s'il se trouve entre 50 et 56 % d'« huile intermédiaire », au-delà d'« huile paraffinique ».
Les aromatiques ont un effet sur le vieillissement de l'huile à double tranchant : à cause de l'effet qu'ils ont sur l'oxygène en présence de lumière ils dégradent l'huile, d'un autre côté leur production de phénols permet de détruire les radicaux libres sources de vieillissement. Ils stockent le dihydrogène émis par les décharges partielles. Ils sont donc peu présents dans les huiles utilisées dans les transformateurs très sujets au vieillissement, ils sont par contre laissés dans les condensateurs et les traversées isolées. Les alcènes accélèrent également la dégradation de l'huile et sont donc éliminés. Par ailleurs le soufre qui peut être présent dans l'huile doit être enlevé. Il est en effet fortement corrosif. Les furanes, à savoir le 2-Furfural, doivent également être absentsCEI 60296, clause 6.19, version 2003. Pour limiter le vieillissement des additifs antioxydants sont ajoutés à l'huile, on parle alors d'huile inhibée, dans le cas contraire d'huile non inhibéeCEI 60296, clause 3.5 et 3.7, version 2003. Ces additifs disparaissent avec le temps, il convient donc de les renouveler.
Humidité Une huile minérale pour transformateur se doit d'être particulièrement sèche. La présence d'eau fait décroître de manière drastique la rigidité diélectrique de l'huile minérale. Le cas échéant une pompe avec mécanisme de filtration peut être équipée sur l'appareil pour réduire cette valeur.
Impureté L'isolation papier du transformateur se décompose avec le temps dans l'huile. Ces fibres font décroître la rigidité diélectrique de l'huile.
Huile à base de gaz liquéfié En 2013, Shell annonce être capable de produire de l'huile synthétique isoparaffinique depuis l'usine de Pearl GTL. L'huile ainsi produite contient très peu de soufre et d'aromatique. Shell revendique que cette huile se dégrade moins vite avec le temps qu'une huile raffinée tout en conservant les mêmes propriétés de conductivité thermique et de fluidité .
Propriétés Viscosité thumb|upright=2.5|Allure de la viscosité cinématique des différents types d'huiles pour transformateur. La viscosité influe sur le transfert de chaleur, et par conséquent la montée en température de l'appareilCEI 60296, clause 6.1, version 2003.
La viscosité est aussi importante pour le démarrage à froid des transformateurs. Pour une huile minérale, la viscosité ne doit pas être supérieure à à -40°C . En plus de la viscosité, d'autres paramètres influencent la d'un transformateur (LCSET- Lowest Cold Start Energizing Temperature), tels que le point d'écoulement du fluide et la rigidité diélectrique du fluide à basse température (en effet, la présence d'eau libre dans le transformateur entraîne un risque important de défaut électrique).
La faible viscosité de l'huile minérale est un avantage pour la dissipation de la chaleur par rapport aux huiles de silicone ou à base d'esters.
Rigidité diélectrique La rigidité diélectrique doit atteindre des valeurs de /CEI 60296, clause 6.3, version 2003On a tendance à utiliser cette échelle en kV par à cause de la manière dont est effectuée la mesure de la tension de claquage, on n'a ainsi aucune conversion à effectuer.. Cette valeur de est à mettre en relation avec les de l'air sous condition normale. La est une mesure de sa capacité à résister à une tension électrique dans un appareilCEI 60296, clause 6.4, version 2003.
Acidité et stabilité à l'oxydation Si l'huile pour transformateur n'est pas stable à l'oxydation (action de l'oxygène sur l'huile), des boues et de l'acidité se formeCEI 60296, clause 6.12, version 2003. Les décharges partielles et de forts champs électriques amplifient le phénomène.
Point d'éclair Le point d'éclair de l'huile pour transformateur doit être élevé, supérieur à pour des raisons de sécuritéCEI 60296, clause 6.15, version 2003CEI 60296, tableau 2, version 2003. Un dépassement de cette température peut conduire à des incendies voire à des explosions qui peuvent endommager gravement les installations environnantes.
Vieillissement Le vieillissement de l'huile minérale est principalement dû à son oxydation elle-même causée par la présence d'oxygène et d'humidité dans l'huile. La réaction est également très dépendante de la température à partir de sa vitesse double toutes les augmentations de 8 à .
Les effets de l'oxydation, sont une augmentation du facteur de perte électrique (), de la viscosité, de l'acidité, de la corrosivité et de la teneur en eau de l'huile. Sur le plan visuel, l'huile oxydée est plus trouble que l'huile neuve.
Le second facteur de vieillissement est l'augmentation de la teneur en eau qui dégrade les propriétés diélectriques de l'huile minérale. La solubilité de cette dernière augmente avec la température. Les décharges partielles sont une dernière cause de vieillissement par les gaz qu'elles dégagent dans l'huile qui détériorent ses propriétés diélectriques.
Pour lutter contre le vieillissement, des pompes munies de systèmes d'assèchement et de dégazage de l'huile ainsi que d'un filtre peuvent être utilisées.
Coût Le prix de l’huile minérale dépend du prix du pétrole. Historiquement, elle est moins chère que ses alternatives, ce qui fait qu’elle est encore beaucoup utilisée, malgré ses inconvénients: produit dangereux en cas d’aspiration, polluant, non biodégradable et plus facilement inflammable que ses alternatives.
Désignation Pour référencer les huiles minérales, on utilise un code. La première lettre désigne l'inhibition de l'huile, le U sert pour les huiles non inhibées, le T pour celles faiblement inhibées et le I pour celles inhibéesCEI 60296, clause 5.1.2, version 2003. La suit.
Pollution thumb|upright=2.5|Allure de la biodégradation des différents types d'huiles. Les transformateurs contiennent jusqu'à plus de cent tonnes d'huile. Les huiles minérales ne sont pas biodégradables, des fuites peuvent donc entraîner des dégâts sur l'environnement en général et la nappe phréatique en particulier.
Tests de qualité Tension de claquage La mesure de la tension de claquage de l'huile consiste à placer dans l'huile à tester deux électrodes de bronze ou d'acier de forme demi-elliptiques (diamètre de largeur et sur la profondeur) normalisées à une distance de l'une de l'autre. Elles doivent être propres et ne pas comporter de cratères dus à de précédentes mesuresCEI 60156, clause 4.2, version 1995. La tension est ensuite augmentée à vitesse constante de jusqu'à l'apparition d'une décharge électrique. La tension atteinte est la tension de claquage. À cause du caractère aléatoire du phénomène provoquant la décharge électrique, la mesure doit être reproduite plusieurs fois (6 dans la norme), en respectant des pauses entre chaque mesure afin de permettre la dissipation des gaz formés lors de la déchargeCEI 60156, clause 9.3, version 1995. La dispersion est due aux impuretés, dont la présence ne peut être contrôlée. Cet aspect statistique amène à utiliser les transformateurs à des contraintes électriques toujours très inférieures à la rigidité moyenne pour avoir un coefficient de sécurité élevé.
L'étude des phénomènes liés à la tension de claquage de l'huile est assez complexe, de nombreux paramètres entrant en jeu. De plus la grande incertitude statistique rend toute conclusion définitive toujours sujette à caution.
Mesure de l'humidité thumb|Matériel pour réaliser une titration Karl Fischer.
Pour mesurer l'humidité présente dans l'huile, on utilise habituellement le procédé de titration Karl Fisher.
Mesure de l'acidité Pour mesurer l'oxydation de l'huile, on mesure son pH. Pour cela la méthode traditionnelle consiste à mesurer la quantité de potasse alcoolique (KOH) à ajouter dans l'huile pour la neutraliser. Une méthode plus récente, basée sur un titrage potentiométrique est également utilisée.
Mesure du soufre potentiellement corrosif La présence de molécules soufrées dans les huiles isolantes minérales peut entraîner la corrosion des matériaux métalliques, allant dans certains cas jusqu'à la défaillance du transformateur. Pour éviter ce phénomène, les dernières versions de la norme CEI 60296 comprennent des mesures du soufre potentiellement corrosif contenu dans les huiles minérales (méthode ASTM D 1275 B ou méthode IEC 62535) et des mesures de certaines molécules soufrées particulièrement agressives pour les métaux (mesure de la teneur en disulfure de dibenzyle DBDS par la méthode CEI 62697-1)
Ce phénomène de soufre corrosif ne se produit pas avec les huiles à base de gaz liquéfié, ni avec les huiles de silicone, les esters synthétiques ou les huiles végétales.
Autres On peut mesurer le facteur de perte électrique () grâce à un montage en pont. À noter que l'analyse des gaz dissous ne renseigne pas sur l'état de l'huile mais plutôt de celui du transformateur.
Toxicité Au sein de l'Union Européenne, la réglementation REACH s'applique afin de protéger la santé des citoyens et l'environnement. Les huiles minérales isolantes sont des hydrocarbures de faible viscosité cinématique (inférieure à 12 centistokes à 40 °C). Elles sont considérées par la réglementation (CE) 1907/2006 REACH comme dangereuses pour la santé en cas d'aspirationRèglement (CE) n°1907/2006 du 18/12/2006 concernant l'enregistrement, l'évaluation et l'autorisation des substances chimiques, ainsi que les restrictions applicable à ces substances (REACH) instituant une agence européenne des produits chimiques.